Het doel van warmtebehandeling is om de mechanische eigenschappen van stalen buizen en precisiestalen buizen te verbeteren, restspanningen te elimineren en de bewerkbaarheid van stalen metalen te verbeteren. Afhankelijk van de specifieke doelstellingen kunnen warmtebehandelingsprocessen grofweg worden ingedeeld in twee categorieën: voorbereidende warmtebehandeling en uiteindelijke warmtebehandeling.
Voorbereidende warmtebehandeling
Het doel van voorbereidende warmtebehandeling is om de bewerkbaarheid te verbeteren, interne spanningen te elimineren en een gunstige metallurgische structuur voor te bereiden voor de uiteindelijke warmtebehandeling. De betrokken processen omvatten gloeien, normaliseren, verouderen en blussen en temperen.
(1) Gloeien en normaliseren
Gloeien en normaliseren worden toegepast op warmbewerkte blanks. Koolstofstaal en gelegeerd staal met een koolstofgehalte groter dan 0.5% worden vaak gegloeid om hun hardheid te verminderen en het snijden te vergemakkelijken. Daarentegen ondergaan staalsoorten met een koolstofgehalte onder 0.5% normalisatie om overmatige zachtheid te voorkomen die kan leiden tot vastlopen van gereedschap tijdens het snijden. Gloeien en normaliseren verfijnen ook korrelstructuren, homogeniseren microstructuren en bereiden het materiaal voor op daaropvolgende warmtebehandelingen. Deze processen worden doorgaans uitgevoerd na de productie van de blank en vóór het grof bewerken.
(2) Behandeling van veroudering
Verouderingsbehandeling wordt voornamelijk gebruikt om interne spanningen te elimineren die ontstaan tijdens de productie en bewerking van blanco's. Voor onderdelen die algemene precisie vereisen, is één enkele verouderingsbehandeling vóór de afwerking voldoende om overmatig transport te voorkomen. Voor onderdelen met hogere precisievereisten (zoals de doos van een coördinatenboormachine) kunnen echter twee of meer verouderingsbehandelingen nodig zijn. Eenvoudige onderdelen hebben over het algemeen geen verouderingsbehandeling nodig.
Naast gietstukken ondergaan precisieonderdelen met een slechte stijfheid (bijvoorbeeld precisie-leidspindels) vaak meerdere verouderingsbehandelingen tussen ruwe en semi-afwerking om interne spanningen te elimineren en de verwerkingsnauwkeurigheid te stabiliseren. Sommige axiale onderdelen vereisen ook een verouderingsbehandeling na het richten.
(3) Blussen en temperen
Quenchen en temperen omvat het blussen gevolgd door temperen op hoge temperatuur. Dit proces levert een uniforme en fijnkorrelige getemperde sorbietstructuur op, waardoor het materiaal wordt voorbereid op verminderde vervorming tijdens het daaropvolgende oppervlakteblussen en nitreren. Zo kunnen blussen en temperen ook dienen als voorbereidende warmtebehandeling.
Door de uitstekende mechanische eigenschappen kan harden en ontlaten ook worden toegepast als laatste warmtebehandeling voor onderdelen met matige eisen aan hardheid en slijtvastheid.
Eindwarmtebehandeling
Het doel van de uiteindelijke warmtebehandeling is het verbeteren van de mechanische eigenschappen, zoals hardheid, slijtvastheid en sterkte.
(1) Blussen
Quenchen kan oppervlakte-quenchen of door-quenchen zijn. Oppervlakte-quenchen wordt veel gebruikt vanwege minimale vervorming, oxidatie en ontkoling. Het biedt een hoge externe sterkte, goede slijtvastheid en behoudt een goede interne taaiheid en slagvastheid. Om de mechanische eigenschappen van oppervlakte-gequenchte onderdelen te verbeteren, worden voorbereidende warmtebehandelingen zoals quenchen en temperen of normaliseren vaak vooraf uitgevoerd. De typische processtroom is: snijden → smeden → normaliseren (of gloeien) → ruw bewerken → quenchen en temperen → semi-finish bewerken → oppervlakte-quenchen → finish bewerken.
(2) Carbureren en blussen
Carbureren en blussen zijn geschikt voor staalsoorten met een laag koolstofgehalte en een lage legering. Dit proces verhoogt het koolstofgehalte van het oppervlak van het onderdeel, wat resulteert in een hoge oppervlaktehardheid na het blussen, terwijl de kern een gemiddelde sterkte, hoge taaiheid en plasticiteit behoudt. Carbureren kan volledig of gedeeltelijk zijn, waarbij het laatste anti-carburerende maatregelen vereist (bijv. koperplating of anti-carburerende coatings) voor niet-gecarbureerde gebieden. Vanwege aanzienlijke vervorming en een carburerende diepte die doorgaans tussen 0.5 en 2 mm ligt, wordt het carburerende proces over het algemeen gepland tussen semi-finish en finishbewerking.
Het typische procesverloop is: snijden → smeden → normaliseren → ruw- en halfnabewerking → opkolen en afschrikken → nabewerking.
Wanneer het niet-gecarboniseerde deel van een gedeeltelijk gecarboniseerd onderdeel wordt vergroot om de overtollige gecarboneerde lagen te kunnen verwijderen, moet deze verwijderingsstap plaatsvinden na het carboneren, maar vóór het afschrikken.
(3) Nitreren
Nitreren houdt in dat stikstofatomen in het metaaloppervlak worden geïnfiltreerd om een laag stikstofverbindingen te vormen. De genitreerde laag verbetert de oppervlaktehardheid, slijtvastheid, vermoeiingssterkte en corrosiebestendigheid van het onderdeel. Omdat nitreren bij lage temperaturen met minimale vervorming werkt en een dunne laag produceert (meestal niet meer dan 0.6-0.7 mm), moet het nitreerproces zo laat mogelijk worden gepland. Om vervorming tijdens het nitreren te minimaliseren, wordt er doorgaans na het snijden een spanningsverlichtende hogetemperatuurtempering uitgevoerd.
